Năm điều cần biết về năng lượng hydro

  • 06:45 ,13/04/2022

KHPTO - Mặc dù nhiệt điện và điện hạt nhân vẫn là những nguồn năng lượng phụ tải chính yếu trong đời sống chúng ta, nhưng năng lượng tái tạo đang ngày càng được coi trọng. Hầu hết chúng ta đã quen với tiềm năng của thuỷ điện, điện mặt trời và điện gió. Hiện nay, còn có một nguồn năng lượng khác thu hút sự chú ý và có thể sẽ trở thành nguồn năng lượng linh hoạt trong tương lai, đó là năng lượng hydro.

Trong bối cảnh các quốc gia và doanh nghiệp trên khắp thế giới nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải CO2, Toshiba cũng đang thúc đẩy cải tiến trên toàn mảng kinh doanh năng lượng của tập đoàn, trong đó có việc sử dụng hydro như một nguồn năng lượng sạch.

Dưới đây là những nỗ lực của Toshiba trong việc thúc đẩy nguồn năng lượng sạch và xanh này.

1. Tạo ra điện năng

Hydro là nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất trong vũ trụ. Nói chung, hydro thường dùng để chỉ các phân tử H2 kết hợp từ hai hoặc nhiều nguyên tử.

Trên Trái đất, hydro phân tử nguyên chất khá hiếm, nhưng chúng ở khắp xung quanh ta dưới dạng hợp chất, dễ thấy nhất là nước (H2O).

Việc sản xuất hydro thực ra khá đơn giản, bằng phương pháp điện phân nước để tách các phân tử H2O thành hydro và oxy.

Việc tạo ra điện từ hydro cũng đơn giản. Đó là phản ứng đảo ngược của điện phân nước. Hay nói cách khác, điện năng và nước nóng đều có thể được tạo ra qua phản ứng hóa học giữa hydro và oxy.

Sau khi tạo ra, hydro cũng có thể được lưu trữ và sử dụng để sản xuất điện khi cần. Điều này được thực hiện thông qua một pin nhiên liệu, tạo ra điện năng bằng cách kích hoạt phản ứng hóa học giữa hydro và oxy.

2. Sạch sẽ và linh hoạt

Quá trình sản xuất điện từ hydro gần như không phát sinh khí thải CO2, là một quy trình sạch sẽ và thân thiện với môi trường.

Hydro cũng có thể được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, nhất là khí thiên nhiên được chuyển hóa. Nhiều loại phương tiện giao thông sử dụng pin nhiên liệu (FCV) ngày nay cũng được cấp điện theo phương pháp này.

Tuy vậy, nếu hydro được sản xuất thuần túy từ năng lượng tái tạo như điện gió, thuỷ điện và điện mặt trời, thì chúng ta sẽ có một quy trình hoàn toàn không phát thải CO2 từ khâu sản xuất hydro đến khâu phát điện.

Không chỉ có vậy, hydro cũng vô cùng linh hoạt, có thể sử dụng để cấp điện cho mọi thứ từ tàu bè đến phi thuyền, cũng như cao ốc văn phòng, trung tâm giao thông, xe bus và xe hơi, bởi hydro có thể được lưu trữ và có thể được vận chuyển đến những nơi cần thiết.

3. Phát triển các công nghệ then chốt

Trong nhiều năm qua, Toshiba đã và đang phát triển các công nghệ và hệ thống thiết yếu như H2One.

H2One tích hợp những yếu tố cần thiết để hiện thực hóa một hệ thống cung cấp năng lượng tự vận hành trên nền tảng hydro. Nó là một hệ thống năng lượng mặt trời để phát điện, một ắc quy tĩnh để lưu điện, một đơn vị điện phân, một bồn chứa hydro, và một cụm pin nhiên liệu. Đó chính là đỉnh cao của giải pháp năng lượng sạch hiện hành.

Hệ thống này cũng có nhiều lợi ích khác. Năng lượng tái tạo ngày càng quan trọng nhưng sản lượng thì phụ thuộc vào thời điểm trong ngày, thời tiết, và khí hậu.

Hydro sẽ chấm dứt những yếu tố bất định đó. Tương tự bình điện ắc quy, hydro có thể được lưu trữ và bù đắp cho sự thiếu ổn định nguồn cung từ năng lượng tái tạo, nhưng nó có ưu điểm là không bị thoái hoá theo thời gian, lưu trữ bao lâu cũng được cho đến khi cần sử dụng.

Nhằm tìm ra phương thức tốt nhất để xúc tiến chuyển đổi sang nền kinh tế hydro, các kỹ sư và nhà phát triển sản phẩm của Toshiba làm việc trong dự án H2One đã nghiên cứu về các nguồn năng lượng tái tạo. Họ nhận ra rằng: H2One có thể giúp sản xuất điện, và có thể đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của địa phương, thậm chí là có thể tự cung tự cấp.

Một nguồn cảm hứng sáng tạo khác đến từ việc nghiên cứu phục hồi sau thảm hoạ, nơi H2One đóng vai trò cung cấp sợi dây cứu sinh. Trên thực tế, việc này đã trở thành hiện thực ở Kawasaki Marien, một địa điểm công cộng tại Kawasaki, phía Nam Tokyo. Tại đó, hệ thống H2One được lắp đặt để sản xuất điện năng; khi xảy ra thảm hoạ, nó có thể cung cấp điện và nước nóng trong vòng 1 tuần cho khoảng 300 người sơ tán.

4. Những giải pháp thực tế

H2One đã và đang chứng tỏ sự hữu dụng của mình tại nhiều nơi khác nhau.

H2One tại ga xe lửa Musashi Mizunokuchi: Hầu hết trong số hơn 80.000 hành khách đi tàu tuyến Nambu khởi hành từ Ga Musashi Mizunokuchi của Công ty đường sắt Đông Nhật Bản có thể không nhận ra đây là nhà ga đầu tiên được cấp điện bởi hệ thống H2One. Nó thắp sáng cho các sân ga trong công tác vận hành hàng ngày. Vào mùa hè, nước nóng sinh ra trong quá trình phát điện được đưa đến các cột phun sương để làm mát nhà ga; đến mùa đông, nước nóng được cho chạy qua làm ấm các băng ghế, giúp hành khách thoải mái dễ chịu hơn trong khi chờ tàu.

Trong trường hợp khẩn cấp hoặc mất điện, H2One sẽ tự vận hành độc lập, cấp nguồn điện liên tục để thắp sáng một số nơi trong phòng đợi của nhà ga cũng như khu vệ sinh.

H2One trong ngành xây dựng: Ngành xây dựng hiện đang có một phong trào toàn cầu nhằm hiện thực hóa các tòa nhà không năng lượng (zero energy building – ZEB), hoặc tiệm cận mục tiêu đó, bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để thắp sáng, sưởi ấm, thông gió, và điều hóa nhiệt độ. Tại Nhật Bản, Công ty xây dựng Tokyu Construction đang sử dụng hệ thống H2One để hỗ trợ phát triển ZEB tại Viện công nghệ xây dựng Tokyu. Một hệ thống điện mặt trời tích hợp và H2One tạo ra hydro, lưu trữ và sử dụng trong pin nhiên liệu khi cần thiết.

Ngay cả xe nâng cũng được cấp điện từ hydro: Trung tâm ứng dụng hydro của Toshiba đang sử dụng hydro làm nhiên liệu hàng ngày. Toạ lạc tại Khu phức hợp Fuchu phía Tây Tokyo, một trong những cơ sở quy mô lớn nhất của Toshiba, Trung tâm được xây dựng quanh một hệ thống H2One mới thiết kế, sử dụng năng lượng tái tạo để sản xuất và cung cấp hydro cho các xe nâng dùng pin nhiên liệu hoạt động trong khu phức hợp. Xe nâng không thải khí CO2 khi hoạt động, nhờ đó biến việc vận hành 100% không phát thải trở thành hiện thực.

5. Nguồn năng lượng của tương lai

Bộ phim thực tế ảo “Hành trình năng lượng hydro” của Toshiba gây tiếng vang lớn tại Triển lãm EXPO 2017 Astana.

Tại Nhà triển lãm của Nhật Bản, Toshiba đã trình diễn chủ đề này với bộ phim “Hành trình năng lượng hydro”. Sử dụng công nghệ thực tế ảo tối tân, bộ phim ngắn này đưa khán giả tham gia quy trình phát điện từ H2One; khán giả bắt đầu hành trình đóng vai một tia nắng mặt trời, được chuyển hóa thành điện năng qua hệ thống điện mặt trời, và sau đó thành hydro.

CAO KIẾN NAM
  • Hotline
    (028) 3920 1523
  • Email